用于教学的航行姿态研究系统技术方案

本发明专利技术公开了用于教学的航行姿态研究系统，包括连接的服务端和客户端；所述服务端包括调试机、第一接口模块、稳压模块、转换模块、电池模块、通信模块、数字传感器模块以及第一无线模块，所述调试机依次与第一接口模块、稳压模块、通信模块以及数字传感器模块连接，所述电池模块依次与转换模块、稳压模块、第一无线模块以及数字传感器模块连接；本发明专利技术通过服务端和客户端之间各个模块的相互作用，使该航行姿态研究系统满足教学要求，且该系统不需要现有技术中的高精度光纤陀螺、石英加速度计及多模卫星导航接收机等设备，因此其成本较低，易于推广。

【技术实现步骤摘要】
用于教学的航行姿态研究系统
本专利技术属于测量航行姿态
，具体涉及用于教学的航行姿态研究系统。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，可输出高精度的位置、速度、姿态、角速度、加速度和时间等信息的航行姿态测量仪也得到了广泛的关注，但这类仪器多采用惯性导航技术和组合导航技术，往往内置了价格较为昂贵的高精度光纤陀螺、石英加速度计及多模卫星导航接收机等设备；在教学中，若采用此类仪器作为示教仪器，将会增加教育成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于教学的航行姿态研究系统，在具备常见航测量仪的功能的前提下降低了教学成本。本专利技术所采用的技术方案是：用于教学的航行姿态研究系统，包括连接的服务端和客户端；所述服务端包括调试机、第一接口模块、稳压模块、转换模块、电池模块、通信模块、数字传感器模块以及第一无线模块，所述调试机依次与第一接口模块、稳压模块、通信模块以及数字传感器模块连接，所述电池模块依次与转换模块、稳压模块、第一无线模块以及数字传感器模块连接。本专利技术的特点还在于，所述客户端包括PC机、第二接口模块以及第二无线模块，所述PC机与第二接口模块之间相互通信，所述第二接口模块与第二无线模块之间相互通信。所述第一接口模块和第二接口模块均包括CH340芯片，所述CH340芯片的第一引脚接地，第二引脚和第三引脚分别通过第十八电阻R18和第二十三电阻R23实现发送数据和接受数据，第四引脚接3.3V，第五引脚和第六引脚接芯片J1，第七引脚和第八引脚分别通过第二十二电容C22和第二十三电容C23共接地，且第七引脚和第八引脚之间设置有第一晶振X1。所述第一无线模块和第二无线模块均包括ESP8266，所述ESP8266的第二引脚和π型选频网络连接，所述π型选频网络包括第一电感L1、第二电感L2以及设置在所述第一电感L1和第二电感L2之间的第五电容C5，所述ESP8266的第二十七引脚和第二十八引脚之间连接有晶振，所述晶振带有屏蔽层和温度补偿。所述转换模块包括MP1584EN，所述稳压模块包括AMS1117。所述MP1584EN的第六引脚通过第四电阻R4接地，第二引脚一端通过第三电阻R3接地，另一端通过第一电阻R1以及第二电容C2和第三电容C3的并联后接地，第七引脚经第三电容C3接地，第三引脚通过第九电容C9和第六电阻R6接地，且第九电容C9和第六电阻R6串联后与第十一电容C11并联，第一引脚经过第一二极管D1和第一电感L1的并联后，通过第一级自恢复保险F1与AMS1117的第三引脚连接，所述第一二极管D1还与第四电容C4和第五电容C5并联，所述AMS1117的第一引脚接地，第二引脚和第四引脚连接后经第六电容C6和第七电容C7的并联后一端接地，另一端经第二级自恢复保险F2接3.3V。所述第一电感L1为FDV系列铁粉芯电感。所述数字传感器模块为MPU9250。所述MPU9250和ESP8266之间通过12C总线进行通讯。所述MPU9250内置有可编程的滤波器。与现有技术相比，本专利技术通过服务端和客户端之间各个模块的相互作用，使该航行姿态研究系统满足教学要求，且该系统不需要现有技术中的高精度光纤陀螺、石英加速度计及多模卫星导航接收机等设备，因此其成本较低，易于推广。附图说明图1是本专利技术实施例1提供用于教学的航行姿态研究系统的系统框图；图2是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统的系统框图；图3-4是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统中第一接口模块和第二接口模块的电路图；图5是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统中第一无线模块和第二无线模块的电路图；图6是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统中转换模块和稳压模块的电路图；图7是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统实验结果中X方向速度的曲线图；图8是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统实验结果中X方向加速度的曲线图；图9是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统实验结果中Y方向速度的曲线图；图10是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统实验结果中Y方向加速度的曲线图；图11是本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统实验结果中的运动轨迹图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供用于教学的航行姿态研究系统，如图1-2所示，包括连接的服务端1和客户端2；服务端1包括调试机11、第一接口模块12、稳压模块13、转换模块14、电池模块15、通信模块16、数字传感器模块17以及第一无线模块18，调试机11依次与第一接口模块12、稳压模块13、通信模块16以及数字传感器模块17连接，电池模块15依次与转换模块14、稳压模块13、第一无线模块18以及数字传感器模块17连接；上述服务端1包括三部分；第一部分为电源部分，由稳压模块13、转换模块14以及电池模块15共同构成，为第一无线模块18提供电源，该电源具有适应电压范围宽，纹波低，精度高等特点；第二部分为调试接口部分，由调试机11和第一接口模块12组成，该接口采用CH340将数据流从USB的差分通讯方式转换成TTL差分信号，提供一种PC与ESP8266的通讯方式与调试接口；第三部分为传感器数据采集与信息融合，其中，第一无线模块18为ESP8266，是核心控制器，数字传感器模块17为MPU9250的9轴数字式传感器，包含3组16BIT速度计传感器，3组16BIT陀螺仪传感器，3组16BIT磁强计传感器，ESP8266通过I2C总线与MPU9250通讯，按照MPU9250事先规定好的协议进行通讯,完成实际物理状态到数字化的过程，该过程即传感器的数据采集部分；由于ESP8266本身内置了TCP/IP内核和无线通讯子模块，因此使用该模块可以很容易进行WIFI通讯，结合上述内容，将从传感器采集所的数据经过软件滤波之后通过无线WIFI的方式发给客户端2；将采集所得的数据经过事先约定好的通信协议进行数据编码，即信息的调制。上述客户端2包括PC机21、第二接口模块22以及第二无线模块23，所述PC机21与第二接口模块22之间相互通信，所述第二接口模块22与第二无线模块23之间相互通信；第二无线模块23为ESP8266；另外，包括显示模块，其通过事先规定好的协议进行调解数据，转换成相应的姿态角度并实时显示为数值变化，将变化的数据以3D引擎驱动图元进行动态姿态变化，进而展示给受教者，直观展示角度变化。本专利技术实施例2提供用于教学的航行姿态研究系统，在实施例1的基础上，如图3-6所示，第一接口模块12和第二接口模块22均包括CH340芯片，CH340芯片的第一引脚接地，第二引脚和第三引脚分别通过第十八电阻R18和第二十三电阻R23实现发送数据和接受数据，第四引脚接3.3V，第五引脚和第六引脚接芯片J1，第七引脚和第八引脚分别通过第二十二电容C22和第二十三电容C23共接地，且第七引脚和第八引脚之间设置有第一晶振X1；其中，CH340是一个USB总线的转接芯片，通过USB总线提供异步串口、打印口、并口以及常用的2线和4线等同步串行接口，在异步串口方式下，CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于教学的航行姿态研究系统，其特征在于，包括连接的服务端(1)和客户端(2)；所述服务端(1)包括调试机(11)、第一接口模块(12)、稳压模块(13)、转换模块(14)、电池模块(15)、通信模块(16)、数字传感器模块(17)以及第一无线模块(18)，所述调试机(11)依次与第一接口模块(12)、稳压模块(13)、通信模块(16)以及数字传感器模块(17)连接，所述电池模块(15)依次与转换模块(14)、稳压模块(13)、第一无线模块(18)以及数字传感器模块(17)连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于教学的航行姿态研究系统，其特征在于，包括连接的服务端(1)和客户端(2)；所述服务端(1)包括调试机(11)、第一接口模块(12)、稳压模块(13)、转换模块(14)、电池模块(15)、通信模块(16)、数字传感器模块(17)以及第一无线模块(18)，所述调试机(11)依次与第一接口模块(12)、稳压模块(13)、通信模块(16)以及数字传感器模块(17)连接，所述电池模块(15)依次与转换模块(14)、稳压模块(13)、第一无线模块(18)以及数字传感器模块(17)连接。2.根据权利要求1所述的用于教学的航行姿态研究系统，其特征在于，所述客户端(2)包括PC机(21)、第二接口模块(22)以及第二无线模块(23)，所述PC机(21)与第二接口模块(22)之间相互通信，所述第二接口模块(22)与第二无线模块(23)之间相互通信。3.根据权利要求3所述的用于教学的航行姿态研究系统，其特征在于，所述第一接口模块(12)和第二接口模块(22)均包括CH340芯片，所述CH340芯片的第一引脚接地，第二引脚和第三引脚分别通过第十八电阻R18和第二十三电阻R23实现发送数据和接受数据，第四引脚接3.3V，第五引脚和第六引脚接芯片J1，第七引脚和第八引脚分别通过第二十二电容C22和第二十三电容C23共接地，且第七引脚和第八引脚之间设置有第一晶振X1。4.根据权利要求3所述的用于教学的航行姿态研究系统，其特征在于，所述第一无线模块(18)和第二无线模块(23)均包括ESP8266，所述ESP8266的第二引脚和π型选频网络连接，所述π型选频网络包括第一电感L1、第二电感L...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭琰举，宋文学，黄艳芝，罗庚合，王鹏，王晋，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61